Как делают фрезы по металлу

Фреза является разновидностью режущих инструментов. Она изготавливается в форме блина, а на её торцевой части располагаются зубцы. Применяется она для создания канавок определённой толщины и глубины, а также для отпиливания заготовок из стальных сплавов и чёрных металлов.

Устройство и принцип работы инструмента

Металл обрабатывается благодаря множеству лезвий, которые располагаются на зубчатом теле фрезы. При вращении инструмента происходит фрезерование, во время которого одновременно несколько зубцов контактируют с материалом, срезая слои различной толщины.

Изготавливаются рабочие зубцы из твёрдых металлов, быстрорежущей стали, кардной проволоки или минеральной керамики. В некоторых случаях фрезу делают с алмазным напылением.

В зависимости от вида зубцов и устройства оборудования различают такие типы фрез:

Цельное приспособление состоит из единого металла. Основными их частями являются рабочий участок (у концевых) или тело дисковой формы (у насадочных) и корпус-хвостовик.

К типу насадочному относят отрезные и дисковые инструменты. Они, в свою очередь, могут быть сварными или цельными. У сварных инструментов хвостовик и рабочая часть изготавливаются из различных металлов и друг к другу крепятся при помощи сварки.

Сборное оборудование тоже изготавливается из нескольких металлов (чаще всего двух), но они не намертво прикреплены друг к другу. Их части фиксируются при помощи болтов, винтов или клиньев. Основной частью сборных фрез является корпус, а вот резцы можно точить или заменять. Резцы чаще всего выполнены с твердосплавными напайками или из быстрорежущей стали.

Разновидности

Определённый вид фрезы предусмотрен для отдельной работы. Они подразделяются на следующие виды:

1. Отрезные.
2. Дисковые.
3. Угловые и концевые. Предназначаются для обработки выемок, уступов, наклонных поверхностей и пазов.
4. Шпоночные. Они похожи на сверло и выполняют те же функции, что и концевые.
5. Торцовые. Применяются на металлообрабатывающих станках вертикального типа для обработки различных плоскостей.
6. Цилиндрические. Могут иметь винтовые или прямые зубцы, устанавливаются на станки горизонтального типа. Ими режут плоские поверхности.

К самой применяемой и широко распространённой группе относят отрезные и дисковые фрезы, на рассмотрении которых мы и остановимся.

Дисковая фреза

Этот тип оборудования является одним из самых производительных, он используется для выполнения уступов, отрезания заготовки, выделки разных выемок, канавок и пазов. У их зубцов на концах имеются дополнительные рабочие кромки, диаметр которых сильно превышает длину самого инструмента.

Этот тип фрезы был создан для работы с металлом в более сложных условиях, с зажатием и вибрацией. Вибрация может быть связана с маленькой жёсткостью тела оборудования или плохого отхода стружки из рабочей зоны.

Фреза по металлу дисковая делится на следующие разновидности:

В пазовых дисковых фрезах имеются режущие зубцы только по внешней цилиндрической поверхности. Для фрезерования мелких канавок они очень удобны. У двухсторонних имеются и поверхностные, и торцовые зубья. У трёхстороннего оборудования зубцы покрывают поверхности и два торца, с их помощью можно одновременно обрабатывать несколько перпендикулярных плоскостей в уступах или пазах.

Чтобы на заготовках выполнять шпицы и узкие канавки, используют топкие дисковые инструменты, их ещё называют «пила». Фаски у них на торцах затачивают поочерёдно. В основном фаской снимается 50% рабочей кромки. Именно по этой причине слой металла, который срезается зубцами, меньше ширины будущей канавки. Подобная конструкция оборудования предусматривает промежутки между зубцами для стружки, которая за счёт этого легче выводится. Если ширина реза будет такой же, как у канавки, то стружка зацепится за стенки и застрянет, что может вызвать поломку режущей поверхности.

Отрезные фрезы

Фреза отрезная является разновидностью дисковой. Созданы они для деления целой заготовки на части и отрезания фрагментов болванок. Рабочих острых кромок на торцах нет, так как они размещены по периферии. По размерам зубьев различают такие типы отрезных фрез:

1. С большими зубьями.
2. С малыми.
3. Со средними (нормальными).

Многие отрезные фрезы относятся к классу «В» по точности и имеют толщину больше 1 мм. Инструменты со средними и малыми зубцами применяются для фрезерования чугуна и стали, а с большими — для лёгких и мягких металлов.

Нюансы подбора оборудования

Выбрать для себя подходящий инструмент несложно, необходимо лишь знать характеристики и параметры оборудования. К таким параметрам относят число зубьев и материал, из которого выполнено изделие. Ключевым моментом для выбора материал изделия является прочность металла, который вы собираетесь резать.

Требуемое число зубьев

От того, какое количество зубьев у инструмента, зависит скорость обработки и чистота среза. Чем больше их количество, тем место спила будет чище. Но при этом сильно возрастает нагрузка на электромотор, процесс отвода из места распила стружки ухудшается. А из-за этих причин падает скорость вхождения в толщину металла и вращения инструмента. Если количество зубцов небольшое, то между ними увеличивается размер пазух. Эти факторы ускоряют распилку и облегчают вывод стружки. Но на торцах останутся бороздки, которые дополнительно следует зачищать.

Больше зубцов делают отрезным фрезам с отрицательным значением угла и габаритным поперечником. Меньшее число зубьев будет у устройства с положительным значением угла и небольшим поперечником.

Малое число зубов колеблется в пределах 10−40 штук, среднее — 40−80, а большое — 80−90. Именно образцы со средним числом зубьев подходят для различных видов распила. Именно такие образцы наиболее эффективны для работы по материалам разной твёрдости.

Для чистового фрезерования применяют режущие дисковые инструменты с мелкими зубцами, а для первичного — с крупными. Диски, предназначенные для черновой работы, отличаются беспрепятственным и быстрым отводом излишков стружки из глубоких зон распила.

Как подобрать материал

Для резки металлов с прочностью от 500 до 800 МПа применяются фрезы из быстрорежущей стали с добавлением молибдена, количество которого составляет примерно 5%. Для работы с металлами, прочность которых превышает 800 МПа, выбирают инструмент с содержанием кобальта до 5%. Для работы с драгоценными металлами изготавливают высокоточные фрезы из быстрорежущей стали наилучшего качества.

Для обработки нержавеющей стали применяются дисковые инструменты с напайками из карбида вольфрама. Такие зубцы не перетачивают, они покрыты слоем PVD.

Правила хранения и испытания

Проверка дисковых отрезных фрез на работоспособность и стойкость происходит на образцах, которые изготовлены из стали 45, со скоростью резания 20−100 метров за минуту. Проводятся испытания на фрезерных станках с применением спецоправки и правочных колец. Общая длина фрезерования каждого инструмента, который подвергается проверке по металлу, составляет 25−50 см.

Проверочную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости, водного раствора эмульсола. После того как испытание будет завершено, явления окрашивания на режущих частях отрезных дисковых фрез должны отсутствовать. Если после тестирования фреза готова к дальнейшей эксплуатации, считается, что испытание на работоспособность она прошла.

Внешний вид оборудования анализируется, согласно ГОСТу, визуально. Осуществляется осмотр с помощью лупы с четырёхкратным увеличением. Твёрдость проверяется по стандарту 9013, а шероховатость — 9378.

Особенности стали для изготовления фрез

Оборудование выполняют из быстрорежущих сплавов, к которым относятся высоколегированные марки стали с повышенной теплостойкостью. Подобная отличительная черта достигается введением в сплав молибдена, хрома и ванадия в сочетании с вольфрамом. Для производства отрезных фрез в основном берут сталь таких марок: Р6М5, Р12, Р18.

На заводы для изготовления режущего инструмента сплавы поступают в виде стальных заготовок (в поковках).

Когда фрезы подвергают нагреву под закалку, в сплаве начинает формироваться аустенит. Он содержит относительно небольшое количество углерода и активно легируется. Режущий инструмент получает особую структуру после закалки и состоит из мартенсита с меленькими иглами, различных карбидов и остаточного аустенита.

Основными легирующими добавками для быстрорежущих сталей служат ванадий, вольфрам, молибден и кобальт. Именно эти элементы способны обеспечить нужную красностойкость материала. В подобные сплавы обязательно добавляют хром. Особое внимание уделяется количеству в стали углерода: его число должно быть таким, чтобы в сплаве могли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если количество углерода будет меньше 0,7%, то готовая фреза не будет иметь нужную твёрдость.

Как на свойства сплавов влияют легирующие элементы:

1. Фосфор и сера оказывают негативное воздействие на характеристики стальных быстрорежущих композиций. В сплаве их количество не должно превышать 0,03 и 0,015% соответственно.
2. Вольфрам и молибден являются основными легирующими добавками. Именно благодаря им обеспечивается высокая степень эксплуатационной и красностойкости стали.
3. Хрома в сплаве должно содержаться не более 4%. Он придаёт повышенную прокаливаемость металлу.
4. Кобальт повышает красностойкость, но удаляет углерод из стали и понижает её прочность и вязкость.

Чаще всего инструмент изготавливают из стали марки Р6М5. Её стоимость ниже, но и фреза получается менее износостойкой, чем из материалов марок Р18 и р12.

Максимальная износостойкость у сплава Р18: в нём наибольшее количество вольфрама, отсюда и высокая стоимость. А по показателям теплостойкости лучшим считается инструмент, изготовленный из стали Р12.

Методы повышения износостойкости

Высокие эксплуатационные характеристики гарантирует качественная термическая обработка оборудования. Фрезу могут подвергать различным вариантам закалки, которые увеличивают их износостойкость. Выполняется закалка следующими методиками:

1. Светлая. Это разновидность термической ступенчатой обработки. Чтобы её осуществить, необходимо охладить сталь специальными соединениями. В основном для этих целей применяется смесь расплавленной щёлочи и воды.
2. Прерывистая. Такая технология популярна, так как она исключает риск появления в готовых изделиях трещин.
3. Непрерывная. Применяется этот вид закалки редко, так как выполняется он с ускоренным охлаждением. А такие манипуляции часто вызывают появление трещин на приспособлении.
4. Ступенчатая. Этот вид закалки включает в себя охлаждение заготовок в горячей атмосфере (до 600 градусов), а после — на открытом воздухе.
5. Очень редко могут применять изотермические неполные или полные закалки, а также индукционный нагрев.

При термообработке нагрев производят:

1. В соляных специальных ваннах.
2. В газовых и электрических агрегатах в защитной среде.
3. Высокочастотными токами.

Фрезы необходимы для обработки металлических изделий и прорезывания в них канавок и прочих отверстий, именно поэтому правильно подойдите к её выбору. Учтите все нюансы последующего процесса обработки и тип металла, с которым вы собираетесь работать.

Фреза – это режущий инструмент, который имеет одно или несколько зубьев. В зависимости от особенностей конструкции и жесткости материала, из которого сделана режущая кромка, фрезы применяются для обработки металлов, пластиков и древесины. Инструмент закрепляется в станках, обеспечивающих его быстрое вращение, что необходимо для обработки заготовок.

Фреза по металлу

Фрезы по металлу применяются для обработки стальных, чугунных, алюминиевых и прочих заготовок. Они делаются из быстрорежущей стали. Такие фрезы делают цельнолитыми или сборными.

По конструктивным особенностям инструмент бывает следующих видов:

• Дисковый.
• Торцевой.
• Цилиндрический.
• Угловой.
• Концевой.
• Фасонный.
• Червячный.
• Кольцевой.

Дисковые

Дисковая фреза применяется для обрезки заготовок, а также подготовки в них пазов. С ее помощью можно выбирать металл или снять фаску. Внешне такой инструмент напоминает обычный пильный диск, который можно встретить на циркулярной пиле. Единственным отличием является меньший диаметр и большая толщина. Также зубья диска для фрезерования размещены под другим углом. Качество обработки зависит от размера зубьев. Чем они крупнее, тем грубее работа. При этом высокие редкие зубья обеспечивают быстрый съем металла. Также они более эффективно выводят стружки, что снижает перегрев.

Торцевые

Торцевые фрезы применяются для обработки плоских поверхностей, на которых нужно создать ступенчатый переход или углубление. Рабочей частью инструмента является его торец. По принципу действия такая фреза приравнивается к обычному сверлу, но имеет больший диаметр. Обычно у таких инструментов имеется 6 режущих зубьев, что обеспечивает более скоростное вхождение в металл. Специальные канавки выводят стружки. Торцевая поверхность позволяет создавать углубление с плоским дном.

Цилиндрические

Цилиндрические фрезы похожи на дисковые, за тем исключением, что являются существенно шире. Их зубья могут быть прямыми или винтовыми. Матрицы с прямыми кромками используются для работы на узких поверхностях. Винтовые зубья более универсальные и зачастую могут работать с более твердыми металлами. Угол наклона зубьев обычно не превышает 45 градусов, поскольку это позволяет минимизировать биение на валу. Зачастую цилиндрическая конструкция предусматривает соединения на валу станка нескольких насадок, что необходимо при обработке более широких заготовок.

Угловые

Угловой тип предназначен для врезания в металл и создания наклонных поверхностей. С его помощью можно формировать такую выборку как ласточкин хвост. Данный инструмент позволяет делать круги, а также фигурные и продольные канавки на различных металлических поверхностях. Широкая часть режущей кромки может быть как внизу, так и вверху, что позволяет формировать нужное направление угла выборки в заготовке. Непосредственно уровень наклона режущей кромки и ее высота бывают различными и подбираются в зависимости от того, какую заготовку нужно получить.

Концевые

Концевая фреза также называется пальчиковой. Она представляет собой длинное сверло, имеющее около 5 режущих кромок. С их помощью создается глубокий паз. Обычно такой инструмент является монолитным, но бывают кромки с напайками. Такая конструкция обеспечивает легкую и быструю работу с твердыми металлами, такими как сталь и чугун. Получаемое углубление имеет плоскую форму. В том случае если оно должно быть скругленным, применяется сферическая конструкция концевых фрез.

Фасонные

Такие фрезы используются для обработки фасонных поверхностей. Сквозь такой инструмент протягивается длинная заготовка. В результате контакта ее боковая часть снимается и подгоняется под требуемые параметры. Данный инструмент является одним из самых тяжелых в производстве, поскольку требует особенного оборудования для заточки. Возобновить режущую кромку в домашних условиях довольно трудно, но выполнимо при наличии должного опыта и некоторых приспособлений.

Червячные

Червячные фрезы являются самыми широкими. Они позволяют проводить выборку с поверхности с большим захватом. Данный инструмент является одним из самых дорогих, поскольку имеет довольно крупные габариты. Его зубья могут насчитывать несколько десятков штук и более. По направлению витков такие насадки бывают левосторонние и правосторонние.

Кольцевые

Кольцевые фрезы знакомы большинству как корончатые сверла. Они предназначены для сверления листового металла. Внешне их конструкция напоминает трубку с зубьями, которая врезается в поверхность, создавая пустотелое кольцо. Диаметр кольца может существенно отличаться. Для точного позиционирования, в центре коронки находиться обыкновенное сверло, которое первым врезается в поверхность и обеспечивает центрацию.

Фреза по дереву

Для обработки древесины также применяются фрезы. В связи с тем, что данный материал является более мягким, режущий инструмент для строгания отличается меньшими габаритами и стоимостью. Также он является более высокооборотным. Такие насадки устанавливаются в ручные фрезеры или стационарные станки.

Фрезы, которые используются на деревообрабатывающих станках, внешне практически идентичные тем, что применяются для обработки металла. Единственное исключение заключается в том, что они сделаны из менее качественной стали, а также имеют другой угол заточки.

Насадки для станков делают следующих видов:

• Торцевые.
• Фасонные.
• Цилиндрические.
• Угловые.
• Дисковые.
• Концевые.
• Шпоночные.

Внешне фрезы для деревообрабатывающих станков полностью идентичны тем, что используются для резки металлов. Единственным исключением являются шпоночные фрезы, которые в металлообработке не применяются. Они относятся к категории двух зубчатых фрез, с помощью которых изготовляются соединительные пазы.

В связи с увеличением популярности ручных фрезеров, существенно возрос ассортимент концевых фрез, которые в них устанавливаются. Они отличаются не только по особенности режущей кромкой, но и по диаметру хвостовика. Он может представлять собой прут толщиной 6, 8 или 12 мм.

Типы фрез для ручного фрезера

Для ручного фрезера применяется следующие разновидности фрез:

• Кромочные.
• Пальчиковые.
• Для создания соединений.
• Специальные.

Группа кромочных фрез представляет собой практически идентичную конструкцию с торцевыми насадками, применяемыми для обработки металла. Они позволяют придать краям заготовки фигурный профиль. Их ножка имеет подшипник, который останавливает насадку при контакте с заготовкой, поэтому ограничивает углубление в древесину. Данная категория имеет самые разнообразные формы профиля и часто используется для декорирования столешницы. С их помощью можно делать фигурный вырез, выборку и создание сложной фаски.

Группа пальчиковых фрез внешне очень напоминают концевые, которые используются при обработке металла. С их помощью можно выбирать проушины и создавать глухие пазы. Боковые кромки обеспечивают большую высоту обработки. Такой инструмент зачастую является монолитным. Его форма может быть как прямой, так и скошенной в виде трапеции или клина. Такая насадка эффективно удаляет стружки, поэтому обладает высокой скоростью работы.

Фреза для столярных соединений обычно представляет собой разборную конструкцию с множеством режущих элементов. Они используются для обработки торцов досок, чтобы создать пазы для столярного соединения. Именно такими фрезами создается гребенка для склеивания длинномерных досок из коротких заготовок.

Специальные фрезы представляют собой комбинированный тип, который позволяет создавать фигурную поверхность на торцах. Именно к такой категории относятся инструменты, с помощью которых можно превратить кромку доски в замковую часть, применяемую на вагонке или ламинате.

Как продлить ресурс фрез

Чтобы фреза прослужила дольше, важно в первую очередь следить за тем, чтобы она надежно закреплялась в станке. Появление биения на высоких оборотах приведет к тому, что режущая кромка может отколоться, и насадка придет в негодность. Чтобы этого избежать, нужно не только надежно зажать ее перед работой, но и периодически останавливаться, чтобы перепроверить ее фиксацию, поскольку она может просто ослабнуть.

Следующим важным правилом является правильный подбор фрезы. Не следует использовать инструмент, твердость которого практически идентична жесткости обрабатываемой заготовки. Если это проигнорировать и начать работу, то интенсивность стирания будет одинаковой, поэтому режущая кромка быстро сядет, а ее металл отпуститься от перегрева.

Следующим правилом является правильный выбор скорости. На упаковке от фрезы обычно указывается оптимальная частота вращения. Если разогнать ее больше, то это может привести к тому, что она перегреется или от нее может отколоться кусок зуба.

Нельзя забывать о том, что во время работы металл сильно нагревается. Для предотвращения перегрева важно своевременно останавливать станок для остывания. Также стоит применять смазку, особенно если проводится обработка металла.

После каждой обработки стоит чистить фрезу от налипшей на нее стружки. Зачастую инструмент делается из стали, которая подвержена коррозии. Поэтому важно следить, чтобы он хранился в герметичном боксе, изолированном от влажного воздуха.

В случае если фреза утратила остроту, ее не следует использовать, поскольку тупая режущая кромка приводит к быстрому перегреву, в результате чего инструмент может испортиться и тогда ни какая заточка уже не поможет. Также не нужно создавать сильный прижим к обрабатываемой детали, поскольку это также способствует перегреву.

Для фрезерования металлических поверхностей профессионалами используется специальный инструмент — фрезерный станок и ручной фрезер по металлу. Такое оборудование позволяет выполнять широкий перечень работ на изделиях из различных материалов, однако его приобретение экономически нецелесообразно для домашних умельцев и небольших мастерских. Несложные операции можно выполнить и с помощью широко распространённой альтернативы — ручной электродрели.

Конструкция

Борфреза по металлу для дрели представляет собой инструмент с режущими зубьями. Может производиться как из цельной заготовки, из нескольких частей, собираемых воедино. Цельные фрезы стоят сравнительно недорого, но не обладают достаточным качеством для длительного использования; они подходят для выполнения разовых операций. Сборные фрезы состоят из двух основных элементов: основа выполняется из стали недорогих марок, на основу пайкой фиксируются режущие элементы в виде пластин из твёрдых сплавов. Такой инструмент стоит дороже, но именно его предпочтительно выбирать для частого использования.

Режущие зубья могут быть либо остроконечными, либо затылованными. Остроконечные зубья формируются пересечением двумя плоских поверхностей. При повторной заточке обе этих поверхности необходимо подвергать обработке, что ведёт к изменению геометрических характеристик кромки. Из-за этого фрезы с остроконечными кромками нельзя часто перетачивать.

Затылованные зубья образуются только одной плоской поверхностью, заточка которой не приводит к значительным изменениям геометрии. Поэтому инструмент с затылованными кромками подходит для больших объёмов работ.

Назначение и разновидности

Насадки для дрели по металлу допускается применять на изделиях из дерева, пластика, бетона или металла. Для работы с последними требуются насадки с повышенной жёсткостью конструкции. По своему назначению они делятся на шарошки и зенковки. Шарошкой называют обдирочную фрезу, используемую для зачистки поверхности и снятия с изделия слоя покрытия (краски, лака). Они также встречаются в комплектах насадок для гравёров, бормашин и дремелей.

Зенковкой выполняют грубую обработку изделия, растачивают отверстия, вырезают пазы.

Все доступные фрезы по металлу для ручного фрезера и дрели подразделяются на следующие разновидности:

• Торцевые фрезы имеют режущие зубья непосредственно на торце, при вращении располагаются строго вертикально. Применяются для снятия необходимой толщины металла и обтачивания плоских поверхностей.
• Дисковые имеют горизонтальную ось вращения и зубья, размещаемые на цилиндрической поверхности (иногда с заходом на торец). С их помощью вырезают канавки и пазы.
• Цилиндрическими проводят фрезеровку поверхности, удаляя излишки материала. Допускаются различные рабочие положения. Режущие кромки бывают прямыми или винтовыми.
• Концевыми фрезами проводят резку глубоких пазов, контурных выемок, уступов. Зубья располагаются на боковой части и на торце.
• Фасонные используются при работе с фасонными изделиями, отличаются продолговатой формой.
• Свёрла-фрезы представляют собой свёрла, совмещённые с фрезами. Они позволяют просверливать аккуратные отверстия и обрабатывать элементы небольшой толщины.
• Корончатые свёрла по металлу подходят для вырезания больших отверстий. При работе с дрелью толщина прорезаемого металла должна быть небольшой.
• Угловыми обрабатывают наклонные поверхности и угловые пазы. Имеют самую сложную конструкцию из представленных.

Какой инструмент и насадку выбрать

При работе с металлом немаловажную роль играет сама дрель. Следует выбирать прибор, выдающий не менее 1500 оборотов в минуту, а также способный выдерживать значительные боковые нагрузки при частом использовании. В этом случае риск поломок снижается, тогда мастеру не придётся часто менять подшипники. Для надёжного захвата хвостовика фрезы необходим качественный патрон, лучше всего подойдёт конструкция с регулировкой усилия захвата затяжным ключом. Мощности и прочности большинства шуруповёртов не хватит для работы с металлом. При выборе фрезы обращают внимание на:

• Её предназначение и диаметр. К ручным дрелям не подходят насадки для автоматических и полуавтоматических приборов.
• Расположение и конструкцию режущих кромок. При фиксации зубьев на основании методом пайки следует удостовериться в качестве швов. Неплотно прилегающие кромки могут отлететь в процессе работы, что крайне опасно.
• Качество заточки. Ориентироваться следует на типовые схемы заточки режущих кромок.
• Вид хвостовика.
• Материал насадки.

При выборе фрезы рекомендуется отдавать приоритет продукции проверенных временем производителей. Безопасны и долговечны товары марок Bosch (Бош), Metabo (Метабо), JET (Джет), Optimum (Оптимум), Hahnreiter (Ханрейтер), Intertool (Интертул), Stayer (Стейер), Глобус, Иструмент-М, Корвет, Атака, Инструмент-сервис.

Фрезер из дрели своими руками можно собрать и из подручных материалов. На высокое качество работы такими фрезами рассчитывать не придётся, но для разовых работ в стеснённых условиях такие решения могут стать оптимальными. Применяемые в кремниевых зажигалках рифлёные колесики сгодятся на роль мини-фрез. Они долговечны по меркам самодельного инструмента, легко заменяются. В полевых условиях отрезную фрезу можно сделать из дюбеля, сформировав на его шляпке режущие кромки. Инструмент сгодится для обработки изделий из пластика, древесины, мягких металлов.